CN107992132A - 一种蔬菜水培控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于农业设备领域，公开了一种蔬菜水培控制系统，其包括传感器组、泵组、种植配方和控制器。传感器组包括用于测量营养液输送流量的流量传感器及用于测量培植盆内液位的液位传感器，泵组包括用于向培植盆输送营养液的供液泵及输送水的供水泵；种植配方被配置成包括以时间作为变量的营养液输送量的预设值及培植盆内液位的预设值。控制器基于从种植配方获取的供液量、液位的预设值，分别启动供液泵和供水泵向培植盆输送营养液和水，并使营养液的输送量达到供液量的预设值、培植盆内的液位达到液位的预设值。本发明基于种植配方，自动地向被种植蔬菜输送营养液和水，使蔬菜正常生长，减少人工参与，对种植者无农业知识和种植技能的要求。

Description

一种蔬菜水培控制系统

技术领域

本发明涉及一种水培控制系统，尤其涉及一种应用于蔬菜水培种植的蔬菜水培控制系统，该系统可以自动地为被种植蔬菜输送营养液和水；属于农业设备领域。

背景技术

蔬菜的水培种植是现有的无土栽培技术，该蔬菜采用营养液施肥，营养液中溶解有蔬菜生长所需的矿物质。无土栽培需要有由贮液盆及定植件构成的培植盆，定植件用于容纳并支撑所种植的蔬菜，蔬菜的根系悬浮在的培植液中，在蔬菜的生长过程中，不断向的培植液里加入蔬菜生长所需要的营养液。

现有技术的蔬菜水培种植，特别是家庭种植，还不能实现自动化操作，往往需要人工输送水、营养液以及空气。这样，一方面要求种植人员需要有一定的农业知识和种植技能，另一方面使得种植人员劳作强度增大。为此，亟需开发一种蔬菜水培控制系统，该控制系统自动地为蔬菜输送营养液和水，减少人工参与，使蔬菜正常生长。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种蔬菜水培控制系统，该控制系统自动地为被种植蔬菜输送营养液和水，形成由种植配方所构建的适合蔬菜生长的生长环境，以使蔬菜正常生长，并减少人工参与。

本发明的技术方案是提供一种蔬菜水培控制系统，其设计要点在于，包括：

传感器组，包括用于测量营养液输送流量的流量传感器、用于测量培植盆内液位的液位传感器；

泵组，包括用于向培植盆输送营养液的供液泵、用于向培植盆输送水的供水泵；

控制器，适于获取与被种植蔬菜对应的种植配方，所述种植配方被配置成包括以时间作为变量的向培植盆输入营养液的供液量的预设值、以时间作为变量的培植盆内液位的预设值；基于从种植配方获取的供液量、液位的预设值，启动供液泵向培植盆输送营养液，并使营养液的输送量达到供液量的预设值，以及启动供水泵向培植盆输送水，并使培植盆内的液位达到液位的预设值。

本发明的控制系统被配置有控制器、传感器组、泵组和种植配方，控制器基于从种植配方获取的供液量、液位的预设值，操纵泵组分别向培植盆内输送营养液和水，并使所输送营养液的输送量达到供液量的预设值、液位的测量值达到液位的预设值，确保营造适合蔬菜生长所需要的生长环境，以使蔬菜正常生长，减少种植者参与，种植者不需要具有相应的种植技能。

本发明在应用中，还有如下进一步优选的技术方案。

作为优选地，所述控制器，基于所获取的供液量的预设值，生成用于向培植盆输送营养液的供液控制信号，并发送给供液泵，以启动供液泵向培植盆输送营养液，直至根据流量传感器测量的营养液流量的测量值计算得到的已输送营养液的输送量的计算值达到所述供液量的预设值；以及，

将所获取的液位传感器测量的培植盆内液位的测量值与所获取的液位的预设值进行比较，基于所述液位的测量值与液位的预设值间的比较结果，生成向培植盆输送水的供水控制信号，并发送给供水泵，以使供水泵向培植盆输送水，直至液位传感器测量的培植盆内液位的测量值达到所述液位的预设值。

作为优选地，所述控制系统还包括光照装置和/或所述泵组还包括气泵；

所述光照装置用于向被种植的蔬菜补充光照，所述气泵用于向培植盆输送空气，气泵的输出端和被装配于培植盆内的且被液面浸没的曝气器连通。

作为优先地，所述光照装置内置有多个LED灯，所述LED灯发射光波的波长为420nm-450nm和630nm-660nm中的一种或两种。

作为优选地，所述种植配方被配置成还包括以时间作为变量的用于启用和关闭光照装置的光照状态的预设值、以时间作为变量的用于向培植盆输送和停止输送空气的输气状态的预设值；

所述控制器，适于从种植配方获取光照状态、输气状态的预设值；基于获取的光照状态的预设值，生成用于启用和关闭光照装置相对应的光照控制信号，并发送给光照装置，用以启用和关闭光照装置；

基于获取的输气状态的预设值，生成用于向培植盆内输送和停止输送空气相对应的输气控制信号，发送给气泵，用以启用气泵输送空气和关闭气泵停止输送空气。

作为优选地，所述传感器组还包括用于探测太阳光线的光线传感器，所述种植配方还被配置有强度阈值，控制器获取光线传感器探测的太阳光线强度的测量值，将太阳光线强度的测量值和强度阈值进行比较，基于该比较结果当确定无太阳光线时，控制器将生成的用于启用和关闭光照装置相对应的光照控制信号，发送给光照装置，用以启用光照装置。

作为优选地，所述控制系统还包括加热装置，所述传感器组还包括用于测量蔬菜生长环境温度的温度传感器。

作为优选地，所述种植配方还被配置成包括以时间作为变量的适合被种植蔬菜生长的环境温度的预设值；

所述控制器，适于从种植配方获取环境温度的预设值，将所获取的温度传感器所测量的环境温度的测量值与所述环境温度的预设值进行比较，基于所述环境温度的测量值与环境温度的预设值间的比较结果，生成用于启用和关闭加热装置相对应的加热控制信号，并发送给加热装置，用以启用和关闭加热装置。

作为优选地，所述流量传感器还可以由电导率传感器替代，所述电导率传感器用于测量培植盆内培植液的电导率；所述种植配方被配置成还包括以时间作为变量的培植液的电导率的预设值；

所述控制器，基于从种植配方获取的电导率的预设值，启动供液泵向培植盆输送营养液，并使所述培植液电导率的测量值达到电导率的预设值。

作为优选地，所述控制器，将所获取的电导率传感器所测量的培植盆内培植液电导率的测量值与所获取的电导率的预设值进行比较，基于所述电导率的测量值与电导率的预设值间的比较结果，生成向培植盆内输送营养液对应的供液控制信号，并发送给供液泵，以启动供液泵向培植盆输送营养液，直至电导率传感器测量的培植盆内培植液电导率的测量值达到所述电导率的预设值。

作为优选地，所述种植配方还被配置有用于反应液位波动范围的液位偏差、用于反应温度波动范围的温度偏差和用于反应电导率波动范围的电导率偏差；

当液位的测量值小于液位的预设值与液位偏差所决定的液位波动范围的下限值时，控制器生成向培植盆输送水的供水控制信号，发送给供水泵，直至液位传感器测量的液位的测量值达到所述液位波动范围的上限值；

当环境温度的测量值小于环境温度的预设值与温度偏差所决定的温度波动范围的下限值时，控制器生成用于启动加热装置的加热控制信号，发送给加热装置，直至温度传感器测量的环境温度的测量值达到所述温度波动范围的上限值；

当电导率的测量值小于电导率的预设值与电导率偏差所决定的电导率波动范围的下限值时，控制器生成用于向培植盆输送营养液的供液控制信号，并发送给供液泵，启动供液泵向培植盆输送营养液，直至电导率传感器测量的培植液电导率的测量值达到所述电导率波动范围的上限值。

本发明的蔬菜水培控制系统，被配置有控制器、传感器组、泵组和种植配方，控制器获取与被种植蔬菜相对应的种植配方，并从种植配方获取供液量、液位的预设值。控制器基于所述获取的供液量、液位的预设值，操纵泵组向培植盆内分别输送营养液和水，并使所输送营养液的输送量达到供液量的预设值、液位的测量值达到液位的预设值，以营造适合蔬菜生长所需要的生长环境，使蔬菜正常生长。进一步地，控制器基于获取的光照状态的预设值，操纵光照装置发光，对被种蔬菜补充光照，增强光合作用；控制器基于获取的输气状态的预设值，操纵气泵向培植盆输送空气，以使所输送的营养液在培植液内快速分散，且分散的更均匀，同时增加培植液中的含氧量，促进被种植蔬菜根系发育。控制器将太阳光线强度的测量值和种植配方中被配置的强度阈值进行比较，基于比较结果，作出有太阳光线的判定和无太阳光线的判定。当无太阳光线时，控制器才将生成的用于启用光照装置相对应的光照控制信号发送给光照装置，启用光照装置，对被种植蔬菜补充光照。做到无太阳光线时，启用光照装置，对被种植蔬菜补充光照，实施智能控制。

有益效果

蔬菜水培控制系统自动为被种植蔬菜输送营养液和水，营造适合蔬菜生长所需要的生长环境，使蔬菜正常生长；在蔬菜的生长过程中，减少人工参与，对种植者的种植技能无具体要求。水培控制系统被配置有控制器、传感器组、泵组和种植配方，控制器获取与被种植蔬菜相对应的种植配方，基于从种植配方中获取的供液量、液位的预设值，操纵泵组分别向培植盆内输送营养液和水，并使所输送营养液的输送量达到供液量的预设值、液位的测量值达到液位的预设值，营造适合蔬菜生长所需要由种植配方所决定的生长环境，以使蔬菜正常生长；在被种植蔬菜生长的过程中，减少人工参与，实现对蔬菜水培生长过程进行智能控制。种植配方由农业专家制定，内置于控制系统，此外种植配方还可以从网络服务器下载，因而，本发明的水培控制系统在应用实施过程中，对种植者的农业知识以及种植技能无特别要求。

无太阳光线时，启用光照装置使蔬菜补充光照。通过配置的光线传感器，控制器基于光线传感器的测量值，当判定无太阳光线时，控制器将生成的用于启用光照装置对应的光照控制信号发送给光照装置，启用光照装置发光，对被种植蔬菜补充光照。

适合寒冷地区种植蔬菜。蔬菜水培控制系统被配置有加热装置，当被种植蔬菜生长环境温度的测量值低于环境温度的预设值时，控制器启用加热装置对被种植蔬菜的生长环境进行加热，以使蔬菜生长环境的温度达到环境温度的预设值，确保被种植蔬菜在寒冷的气候条件下也可以正常生长。

附图说明

图1蔬菜水培控制系统的一种管路连接图。

图2蔬菜水培控制系统的一种电气原理框图。

图3图2的电气原理框图的一种应用连接图。

图4蔬菜水培控制系统一种实施的管路连接图。

图5一种培植盆的立体图。

图6图5中培植盆的分解图。

图中，10-传感器组，11-流量传感器，12-液位传感器，13-光线传感器，14-温度传感器，15-电导率传感器，20-泵组，21-供液泵，22-供水泵，23-气泵，231-曝气器，30-光照装置，40-控制器，50-培植盆，511-进液口，512-进水口，513-进气口，514-排水口，501-第一培植盆，502-第二培植盆，503-第三培植盆。

具体实施方式

为了阐明本发明的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步的介绍。

本发明的蔬菜水培控制系统，如图1-图3所示，所述水培控制系统包括传感器组10、泵组20、电磁阀组、种植配方、加热装置和控制器40，以及控制系统实施时所需要相应的培植盆50。所述电磁阀组包括供液电磁阀组、供水电磁阀组、供气电磁阀和排水电磁阀组。本发明水培控制系统的技术方案、控制原理将以控制三支培植盆50为例，即图1中的n取值3，对其进行详细说明如下。

其中，所述培植盆50，如图5、图6所示，其由贮液盆51及定植件52构成。培植盆50用于支撑和容纳被水培种植的蔬菜。所述贮液盆51为由底壁和侧壁所围成的顶端开口的用于容纳液体的容器。贮液盆51位于右边侧的侧壁上分别设有进液口511、进水口512和进气口513，贮液盆51的底壁上设有排水口514，位于左边侧。培植盆50内的底壁上装配有曝气器231，并位于培植液液面下方，曝气器231选用长棒型的，增加曝气的水域，主要用于增加被加入到培植液内的营养液的分散速度，使营养液在培植液内快速分散，各处的浓度趋于相同；同时还用于增加培植盆50内培植液的含氧量，促进被种植蔬菜的根系正常发育；另外，还可以阻止不希望的细菌、微生物和酵母的进入，有利保持培植盆50内的无菌状态。定植件52用于定植并支撑被种植的蔬菜。定植件52为由硬质材料构成的平板状，定植件52上设有多个定植孔，定植孔用于放置带有外翻边的呈杯子状的定植杯53，蔬菜被种植在定植杯53内。定植件52和贮液盆51顶端开口相配合，并盖合在贮液盆51的顶端开口，有利于形成无菌的生长环境。贮液盆51和定植件52构成容纳被种植蔬菜的根系及培植液的空间。本实施方式中有三个培植盆，三个培植盆依次被标识为第一培植盆501、第二培植盆502、第三培植盆503。需要说明的是，定植件52也可以由发泡材料制成，放置于培植盆内并漂浮于培植液上。

所述加热装置60包括电加热器。所述电加热器装配于培植盆50内，并位于培植液液面下方，所述电加热器经驱动电路和控制器40电连接。所述加热装置60用于加热培植液，以使培植液维持在较高的温度，使得被种植的蔬菜在寒冷的天气环境下也能正常快速生长。对于大面积的水培种植，可以采用蒸汽加热，以降低加热保温的成本。本实施方式的第一培植盆501、第二培植盆502、第三培植盆503内分别被装配有电加热器，依次被标识为第一电加热器、第二电加热器、第三电加热器。电加热器选用电加热丝，为电阻加热。电加热丝迂回布置于培植盆50的内底面上，使得培植盆50内的培植液可以被均匀加热，同步升温。

其中，所述传感器组10，如图3所示，包括流量传感器11、液位传感器12、光线传感器13和温度传感器14。所述光线传感器13用于测量太阳光线的强度。

所述液位传感器12用于测量培植盆50内培植液的液位的高度，装配于培植盆50上。所述液位传感器12选用非接触式的液位传感器，如超声波液位传感器。所述液位传感器12被装配于培植盆50的上部，其探头部正对着培植盆50内的培植液，如图5、图6所示。所述第一培植盆501、第二培植盆502、第三培植盆503分别被装配一支液位传感器，所述液位传感器依次被标识为第一液位传感器、第二液位传感器、第三液位传感器。

所述温度传感器14用于测量培植盆50内培植液的温度，该温度被视为被种植蔬菜生长环境的环境温度。所述温度传感器14选用非接触式的红外温度传感器，装配于培植盆50的上方，温度传感器的控头正对着培植盆50内的培植液。所述第一培植盆501、第二培植盆502和第三培植盆503上分别被装配一个红外温度传感器，依次被标识为第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器。所述温度传感器14还可以用于测量培植盆50周边空气的温度，该温度也被视为被种植蔬菜生长环境的环境温度。

所述流量传感器11用于测量向培植盆50输送营养液的输送流量。所述流量传感器11选用微流量传感器，如采用流速量程为3-200ml/m的。流量传感器11采用一套，被装配于供液泵的出液端的连通管路上，并位于供液泵的液体输出端侧，如图1所示；此外，其还可以被装配于供液泵的进液端的连通管路上，并位于供液泵的液体输入端侧。如此设置流量传感器可以减少流量传感器的使用数量，利用一支流量传感器可以实现对向不同培植盆50内输送营养液的流量进行测量，有助降底控制系统的成本。

其中，所述泵组20包括供液泵21、供水泵22和气泵23。所述供液泵21用于向培植盆50输送营养液，选用微流量泵，如采用流速为10-200ml/m的微流量泵或计量泵。如图1所示，供液泵21的进液口通过管路和营养液贮存器内的营养液相连通，供液泵21的出液口与供液总电磁阀V1、流量传感器11的进液口依次连通，流量传感器11的出液口经不同的管路和各个培植盆50上的进液口511分别相连通，流量传感器11和各个培植盆50相连通的管路上分别设置电磁阀。对于本实施方式，如图4所示，水培控制系统同时对三个培植盆50内的液位、向各个培植盆输送营养液的输送量分别进行控制，即图1中表示序号的n取值3。流量传感器11的出液口经管路和第一培植盆501上的进液口511相连通，供液第一电磁阀V11被设置在流量传感器11和第一培植盆501之间相连通的管路上；流量传感器11的出液口经管路和第二培植盆502上的进液口511相连通，供液第二电磁阀V12被设置在流量传感器11和第二培植盆502之间相连通的管路上；流量传感器11的出液口经管路和第三培植盆503上的进液口511相连通，供液第三电磁阀V13被设置在流量传感器11和第三培植盆503之间相连通的管路上。被装配在供液管路上的供液总电磁阀V1、供液第一电磁阀V11、供液第二电磁阀V12、供液第三电磁阀V13构成所述的供液电磁阀组。供水泵22用于向培植盆50输送水，如图1所示，供水泵22的进水口通过管路和水贮存器内的水相连通，供水泵22的出水口和供水总电磁阀V2的进液口连通。供水总电磁阀V2的出水口经管路和第一培植盆501上的进水口512相连通，供水第一电磁阀V21被装配在连通供水总电磁阀V2和第一培植盆501之间的管路上；供水总电磁阀V2的出水口经管路和第二培植盆502上的进水口512相连通，供水第二电磁阀V22被装配在连通供水总电磁阀V2和第二培植盆502之间的管路上；供水总电磁阀V2的出水口经管路和第三培植盆503上的进水口512相连通，供水第三电磁阀V23被装配在连通供水总电磁阀V2和第三培植盆503之间的管路上。被装配在供水管路上的供水总电磁阀V2、供水第一电磁阀V21、供水第二电磁阀V22、供水第三电磁阀V23构成所述的供水电磁阀组。所述气泵23用于向培植盆50内输送空气，采用微型气泵。气泵23的进气口通过管路和空气过滤器相连通，供气泵23的出气口经管路和供气电磁阀V3的进气口连通，其中，空气过滤器集成在气泵本体上，以缩小气泵装置的体积，使其更紧凑。供气电磁阀V3的出气口经管路和第一培植盆501上的进气口513相连通，供气第一止回阀V31被装配于连通供气电磁阀V3和第一培植盆501的管路上，并位于第一培植盆501的进气口513端侧；供气电磁阀V3的出气口通过管路和第二培植盆502上的进气口513相连通，供气第二止回阀V32被装配于连通供气电磁阀V3和第二培植盆502的管路上，并位于第二培植盆502的进气口513端侧；供气电磁阀V3的出气口经管路和第三培植盆503上的进气口513相连通，供气第三止回阀V33被装配于连通供气电磁阀V3和第三培植盆503的管路上，并位于第三培植盆503的进气口513端侧。第一培植盆501上的排水口514经排水管、排水第一电磁阀V41和排水管路连通，第二培植盆502上的排水口514经排水管、排水第二电磁阀V42和排水管路连通，第三培植盆503上的排水口514经排水管、排水第三电磁阀V43和排水管路连通，所述排水管路的出水口和废水收箱连通(图中未画出)。被装配在排水管路上的排水第一电磁阀V41、排水第二电磁阀V42、排水第三电磁阀V43构成所述的排水电磁阀组。

其中，所述光照装置30，用于向培植盆50内被种植的蔬菜补充光照。光照装置30被配置三套，分别位于三个培植盆50的正上方，每一套光照装置的出光方向正对着该培植盆50内的蔬菜，即光照装置的发光面正对着培植盆。所述光照装置30的发光元件，选用LED灯珠。多个LED灯珠分布于光照装置的下表面，构成其发光面。所述LED灯珠包括发射光波的波长为420nm-460nm和630nm-670nm的灯珠，用以补充蔬菜进行光合作用所需的蓝光和红光；以及发射白光的灯珠，主要用于照明。光照装置30经驱动电路和控制器电连接。

其中，所述控制器40，如图2、图3所示，包括处理器、存储器、驱动电路、传感器接口、网络模块、键盘接口、显示接口、电磁阀接口以及种植配方，所述存储器、驱动电路、传感器接口、网络模块、键盘接口、显示接口及电磁阀接口分别和处理器电连接。触控屏经显示接口和控制器40电连接，专用键盘经键盘接口和控制器40电连接，移动终端，如手机，经网络模块和控制器40建立通信连接。供液泵21、供水泵22、供气泵23和光照装置30分别经驱动电路和控制器40电连接。流量传感器11、液位传感器12、光线传感器13、温度传感器14和电导率传感器15分别经传感器接口和控制器40电连接。所述供液电磁阀组、供水电磁阀组、排水电磁阀组、供气电磁阀分别经电磁阀接口和控制器40电连接。所述种植配方被配置成包括使被种植蔬菜正常生长所需的各种被控变量的集合，存储于存储器内。触控屏、专用键盘、移动终端均可以用于对控制器40内的种植配方进行修改，以及手动控制向培植盆内输送营养液、输送水和输送空气以及启用光照装置。触控屏、专用键盘、移动终端，根据需要可以选配其中一种或几种，本实施方式中优选移动终端和触控屏，移动终端选用手机，移动终端通过客户端应用经通信网络和控制器40建立通信连接。所述处理器、存储器、传感器接口、网络模块、键盘接口、显示接口、电磁阀接口分别被设置在同一块电路板上，并和触控屏相集成为一个部件单元，构成触控屏控制装置；驱动电路被设置成一个独立的单元，构成一个配电模块，可以减少驱动电路产生的电磁场对控制产生不良的干扰影响。此外，所述控制器40还可以选用商用的工控机、PLC系统等。

所述种植配方包括配方表和配方参数。配方表包括由用于确保被种植蔬菜正常生长的各种被控变量构成的数据表，被控变量被配置成以时间作为自变量的预设值，预设值随时间变化而变化，因此，配方表可被视为一张由各种被控变量的与时间相关联的预设值所构成的数据表，其还可以被理解为，配方表中的被控变量的预设值是以时间作为自变量的函数，配方表的时间将持续到被种植蔬菜的整个生长周期。配方参数包括一个或多个参数，配方参数与配方表相关联，并配合使用，通过修改配方参数可以优化控制器基于配方表对控制系统的执行控制。每种被种植的蔬菜均有与之相适应的适合该种蔬菜正常生长的种植配方，同一种蔬菜在生长的不同阶段，也有与该阶段相适配的种植配方。因此，配方表中的被控变量分别被配置成适合该种蔬菜在不同生长阶段相适应的预设值。在本实施方式中，所述配方表中的被控变量包括温度、供液量、液位、光照状态、输气状态和电导率等，所述温度、供液量、液位、光照状态、输气状态和电导率的预设值均被配置成以时间作为自变量的函数，其值随时间的变化而变化，时间将持续到被种植蔬菜的整个生长周期，所以，配方表中的被控变量的预设值涵盖了被种植蔬菜的各个生长阶段。被种植蔬菜的种植配方被配置完成后，其被存储在控制器的存储器。具有种植技能的用户通过触控屏、移动终端等人机交换界面可以自行修改和定义适合所种蔬菜的种植配方，修改完成后的种植配方可以存储于存储器；另外，用户还可以通过互联网从网络服务器上下载与被种蔬菜相适配的种植配方，特别适合于那些没有种植经验和种植技术的用户。另外，对于接入互联网的控制系统，网络服务器根据用户所种植的蔬菜品种、控制系统所处的经纬度及季节向用户推送当前优选的种植配方，供用户选择下载使用。适合于被种植蔬菜的种植配方，不是本发明需要保护的内容，在蔬菜水培种植相关的教科书、论文中已有记载，在此不再详述。一种可选的种植配方的配方表和配方参数举例如下所示，其中表一仅展示了配方表的一部分。下面将以表一所示配方表为例，将详细说明控制器如何从种植配方中读取各个被控变量的预设值。

表一：

配方参数：强度阈值I₀；

液位偏差h₀；

温度偏差；

电导率偏差；

检测周期T₀；

表一所示的配方表中包括“温度”、“供液量”、“液位”、“光照状态”、“输气状态”、“电导率”等被控变量。根据被控变量取值的特征，上述配方表中的被控变量可以被分成两种类型，一类被控变量的预设值可以连续变化，如“温度”、“电导率”、“供液量”、“液位”等被控变量；另一类被控变量的预设值可以离散变化，为状态量，如“光照状态”、“输气状态”等被控变量。

配方表直接记录了各个被控制变量在不同时刻的预设值，而两时刻之间的预设值没有直接给出，需要通过相应的取值方法进行获取。两时刻之间预设值的获取方法随被控变量类型的不同而需要采用不同的取获方式。对于离散变化的被控变量及“供液量”，在获取两时刻之间的预设值时，配方表中该类被控变量的预设值被理解为：任一时刻T_n所在行对应的该类型被控变量的预设值将从该时刻T_n开始一直持续到该时刻T_n的下一相邻时刻T_n+1；下面以供液量为例进行说明，供液量在T_n时刻的预设值为30，表示该预设值30从T_n时刻开始一至持续到该时刻T_n的下一时刻T_n+1，即从T_n时刻起到T_n+1时刻止，除T_n+1时刻外，供液量的预设值均为30；供液量在T_n+1时刻的预设值为0，表示该预设值0从T_n+1时刻开始一至持续到该时刻T_n+1的下一个时刻T_n+2，即从T_n+1时刻起到T_n+2时刻止，除T_n+2时刻外，供液量的预设值均为0，其它时刻以此类推。对于可以连接变化的被控变量，且除“供液量”外，在获取该类型被控变量在两时刻之间的预设值时，该类型的被控变量在两时刻之间的预设值通过插值方法获取，可选用线性内插值的方法获取；例如，温度在T_n时刻的预设值为20、T_n+1时刻的预设值为30，在T_n+(T_n+1-T_n)/2时刻，温度的预设值为25。此外，所述线性内插值法还可以由多项式插值、牛顿插值或其它插值方法进行替代。

配方表中，“温度”的预设值在T_n时刻为20，被定义为在T_n时刻培植液的温度达到20度；“供液量”的预设值有0和30，其中，0被定义为不向培植盆输送营养液，30被定义为此次向培植盆输送营养液30ml；“液位”的预设值有70，其被定义为培植盆内的培植液液位的目标高度为70mm；“光照状态”的预设值有“0”和“1”，其中，0被定义为不启用光照装置实施光照，1被定义为启用光照装置实施光照；“输气状态”的预设值有“0”和“1”，其中，0被定义为不启用气泵向培植盆内输送空气，1被定义为启用气泵向培植盆内输送空气。

配方参数包括强度阈值I₀、液位偏差h₀、温度偏差、电导率偏差、检测周期T₀。强度阈值I₀，为控制器用于判断是否有太阳光线的比较参考值，当光线传感器测量的太阳光线的强度的测量值达到强度阈值I₀时，表示有太阳光线，否则表示无太阳光线。液位偏差h₀，用于反应液位的波动范围。液位的预设值和液位偏差h₀用于定义表征培植盆内液位的波动范围，且液位波动的波动宽度为液位偏差h₀。液位偏差h₀也是本次向培植盆内输送水后使培植盆内液位的升高量，可以理解为该次的输水量。温度偏差，用于反应培植盆内培植液温度的波动范围。环境温度的预设值和温度偏差用于定义表征培植盆内培植液温度的波动范围，且温度波动的波动宽度为温度偏差。温度偏差为每次加热培植盆内培植液时，培植盆内培植液温度的升高幅度。电导率偏差，用于反应培植盆内培植液电导率的波动范围。电导率的预设值和电导率偏差用于定义表征培植盆内培植液电导率的波动范围，且电导率波动的波动宽度为电导率偏差。电导率偏差为每次向培植盆输送营养液时，培植盆内培植液电导率的升高幅度。检测周期T₀，被定义为控制器的采样周期，即控制器从配方表中获取被控变量的预设值以及从传感器组获取各被控变量的测量值的时间间隔，即控制器对控制系统实施控制的频繁度；检测周期T₀被设置的越小，控制器对控制系统控制的就越精确。

控制器从其内置的存储器中读取被存储的种植配方，即配方表和配方参数。基于检测周期T₀，控制器从传感器组获取在该控制周期的被控变量的测量值，以及从配方表中获取在该控制周期的各个被控变量的预设值。其中配方表中“时间”列的各个时刻所在行对应的被控变量的预设值从配方表中直接获取，两时刻之间的被控变量的预设值采用上述的方法进行获取，并把采样时间累加一个检测周期T₀，从该两时刻的前一时刻起一直到该两时刻的后一时刻止，基于被控变量在该两时刻的预设值，根据检测周期T₀依次循环获取被控状态量的在该两时刻之间的预设值。控制器对配方表中离散型被控变量的预设值获取方式与供液量的相同，下面以供液量为例进行说明。控制器从配方表中获取供液量的预设值，接下来以T_n、T_n+1两时刻间的时间段为例进行详细描述。供液量的预设值在T_n时刻为30、T_n+1为0，控制器将获取在T_n时刻的供液量的预设值为30，并记数1，表示从T_n时刻起进行了第1个采样周期；当T_n+2*T₀小于T_n+1时，控制器将获取在T_n+2*T₀时刻的供液量的预设值为30，并记数2；以此类推，当T_n+m*T₀小于T_n+1时，控制器获取了在T_n+m*T₀时刻的供液量的预设值为30，并记数m，控制器从T_n时刻进行了第m个采样周期，当T_n+m*T₀大于或等于T_n+1时，控制器获取在T_n+1时刻的供液量的预设值0，并记数1，表示从T_n+1时刻进行了第1个采样周期，重复上述过程，进行T_n+1、T_n+2时刻间的供液量的预设值的取值，以此类推其它时刻对预设值的取值。

控制器40为控制系统的控制中心，用于控制系统对向培植盆内输送营养液、水和空气，以及为蔬菜补充光照、加热保温等进行自动控制。本发明控制系统对蔬菜水培生长过程进行自动控制的原理及过程具体如下所述。

获取参数。在当前的检测周期T₀，控制器40从种植配方中获取在该控制周期的各个被控变量的预设值，即获取“温度”、“供液量”、“液位”、“光照状态”、“输气状态”的预设值，以及从传感器组获取在该控制周期的被控变量的测量值，即获取光线传感器测量的太阳光线强度的测量值、液位传感器测量的培植盆内液位的测量值、流量传感器测量的营养液流量的测量值、温度传感器测量的培植盆内培植液温度的测量值。

太阳光线检测。控制器40将太阳光线强度的测量值和太阳光线的强度阈值I₀进行比较，当太阳光线强度的测量值达到太阳光线的强度阈值I₀时，即测量值大于或等于强度阈值，控制器40作出有太阳光线的判断，否则作出无太阳光线的判断。

输送营养液。控制器40，基于所获取的供液量的预设值，当预设值不为0时，生成用于向培植盆50输送营养液的供液控制信号，并发送给供液泵21，以使供液泵21向培植盆50输送营养液，控制器40根据流量传感器11所测量的营养液流量的测量值累积计算得到该次向培植盆50已输送营养液的输送量的计算值，当向该培植盆50已输送营养液的输送量的计算值达到所述供液量的预设值时，停止向该向培植盆50输送营养液。对本实施方式，控制器40控制供液泵21及相应的供液电磁阀组依次开启分别向三个培植盆50输送营养液，并使向每个培植盆50所输送的营养液的输送量达到供液量的预设值，其具体包括：当所获取的供液量的预设值大于0时，首先，控制器40生成用于向第一培植盆501输送营养液的供液控制信号，该供液控制信号包括用于开启供液总电磁阀V1、供液第一电磁阀V11的电磁阀控制信号及用于启动供液泵21的供液泵控制信号，并分别发送给供液总电磁阀V1、供液第一电磁阀V11和供液泵21，触发供液总电磁阀V1和供液第一电磁阀V11开启，启动供液泵21向第一培植盆501输送营养液，同时，控制器40根据流量传感器11所测量的营养液流量的测量值累积计算得到本次已经向第一培植盆501输送的营养液量的计算值，直至本次已经输送的营养液量的计算值达到供液量的预设值时止，即向第一培植盆501内输送了预设值量的营养液；其次，控制器40生成用于向第二培植盆502输送营养液的供液控制信号，该供液控制信号包括用于开启供液总电磁阀V1、供液第二电磁阀V12的电磁阀控制信号和用于启动供液泵21的供液泵控制信号，并分别发送给供液总电磁阀V1、供液第二电磁阀V12和供液泵21，触发供液总电磁阀V1和供液第二电磁阀V12开启，启动供液泵21向第二培植盆502输送营养液，同时，控制器40根据流量传感器11所测量的营养液流量的测量值累积计算得到本次已经向第二培植盆502输送的营养液量的计算值，直至本次已经输送的营养液量的计算值达到所获取的供液量的预设值时止，即向第二培植盆502内输送了预设值量的营养液；再次，控制器40生成用于向第三培植盆503输送营养液的供液控制信号，该供液控制信号包括用于开启供液总电磁阀V1、供液第三电磁阀V13的电磁阀控制信号和用于启动供液泵21的供液泵控制信号，并分别发送给供液泵21、供液总电磁阀V1和供液第三电磁阀V13，触发供液总电磁阀V1和供液第三电磁阀V13开启，启动供液泵21向第三培植盆503输送营养液，同时，控制器40根据流量传感器11所测量的营养液流量的测量值累积计算得到本次已经向第三培植盆503输送的营养液量的计算值，直至本次已经输送的营养液量的计算值达到所获取的供液量的预设值时止，即完成向第三培植盆503内输送了预设值量的营养液。控制器向各个培植盆输送营养液无先后次序要求。

输送水。控制器40将所获取的液位传感器12测量的培植盆50内液位的测量值与所获取的液位的预设值进行比较，基于所述液位的测量值与液位的预设值间的比较结果，如液位的测量值小于液位的预设值(或小于液位波动范围的下限值)时，生成向该培植盆50输送水的供水控制信号，并发送给供水泵22，以使供水泵22向该培植盆50输送水，直至液位传感器12测量的该培植盆50内液位的测量值达到所述液位的预设值(或达到液位波动范围的上限值)；当该培植盆50内液位的测量值达到所述液位的预设值(或达到液位波动范围的上限值)时，生成用于停止向该培植盆50输送水的供水控制信号，并发送给供水泵22，以关闭供水泵22停止向该培植盆50输送水。对本实施方式，控制器40启动供水泵22及开启相应的供水电磁阀向该培植盆50输送水，并使培植盆50内液位的测量值达到液位的预设值。从种植配方中所获取的液位的预设值与液位偏差h₀的差值构成培植盆内液位波动范围的下限值，液位的预设值构成液位波动范围的上限值。例如，当第一培植盆501液位的测量值小于液位的预设值与液位偏差h₀的差值，即低于液位波动范围的下限值时，控制器40生成用于向第一培植盆501输送水的供水控制信号，该供水控制信号包括用于开启供水总电磁阀V2、供水第一电磁阀V21的电磁阀控制信号以及用于启动供水泵22的供水泵控制信号，并分别发送给供水总电磁阀V2、供水第一电磁阀V21和供水泵22，触发供水总电磁阀V2、供水第一电磁阀V21开启，启动供水泵22向第一培植盆501输送水，直至第一液位传感器测量的第一培植盆501内液位的测量值达到液位的预设值，即达到了液位波动范围的上限值，完成对第一培植盆501输送水的控制；同时生成用于停止向第一培植盆501输送水的供水控制信号，以关闭供水总电磁阀V2、供水第一电磁阀V21和供水泵22。又如，当第二培植盆502液位的测量值小于液位的预设值与液位偏差h₀的差值，即低于液位波动范围的下限值时，控制器40生成用于向第二培植盆502输送水的供水控制信号，该供水控制信号包括用于开启供水总电磁阀V2、供水第二电磁阀V22的电磁阀控制信号以及用于启动供水泵22的供水泵控制信号，分别发送给供水总电磁阀V2、供水第二电磁阀V22和供水泵22，触发供水总电磁阀V2、供水第二电磁阀V22开启，启动供水泵22向第二培植盆502输送水，直至第二液位传感器测量的第二培植盆502内液位的测量值达到液位的预设值，即达到了液位波动范围的上限值，完成对第二培植盆502输送水的控制；同时生成用于停止向第二培植盆502输送水的供水控制信号，以关闭供水总电磁阀V2、供水第二电磁阀V22和供水泵22。再如，当第三培植盆503液位的测量值小于液位的预设值与液位偏差h₀的差值时，即低于液位波动范围的下限值，控制器40生成用于向第三培植盆503输送水的供水控制信号，该供水控制信号包括用于开启供水总电磁阀V2、供水第三电磁阀V23的电磁阀控制信号以及用于启动供水泵22的供水泵控制信号，分别发送给供水总电磁阀V2、供水第三电磁阀V23和供水泵22，触发供水总电磁阀V2、供水第三电磁阀V23开启，启动供水泵22向第三培植盆503输送水，直至第三液位传感器测量的第三培植盆503内液位的测量值达到液位的预设值，即达到了液位波动范围的上限值，完成对第三培植盆503输送水的控制；同时生成用于停止向第三培植盆503输送水的供水控制信号，以关闭供水总电磁阀V2、供水第三电磁阀V23和供水泵22。上述对培植盆内液位的控制过程中引入了液位偏差h₀，控制器40每次向培植盆50内输送水的高度为液位偏差h₀，这样可以避免，当培植盆内液位的测量值小于预设值时控制器40生成供水控制信号，液位的测量值高于预设值时停止输送水，导致频繁地启动供水泵22向培植盆50输送水，影响供水泵22的使用寿命，及造成能源的不必要的耗费。需要说明的是，对输送水的控制还可以采用：当培植盆内液位的测量值小于液位的预设值时，向培植盆50输送水，当液位的测量值与液位偏差h₀的差值达到液位的预设值时，停止输送水。也就是说，液位的预设值与液位偏差h₀的和值构成培植盆内液位波动范围的上限值，液位的预设值构成液位波动范围的下限值。

补充光照。控制器40基于所获取的光照状态的预设值，生成用于启用和关闭光照装置30相对应的光照控制信号，并发送给光照装置30，用以启用和关闭光照装置30。利用光照装置使被种植蔬菜补充光照，具体包括：当所获取的光照状态的预设值为1时，控制器40生成用于启用光照装置30的光照控制信号，并分别发送给各个光照装置30，用以启用光照装置30发出光线，对培植盆内的被种蔬菜补充光照，促进被种植的蔬菜进行光合作用，快速生长；当光照状态的预设值为0时，控制器40生成用于关闭光照装置30的光照控制信号，发送给光照装置30，关闭光照装置30，停止发出光线。进一步地，当控制器40作出无太阳光线的判断时，控制器40才将所生成的用于启用光照装置30的光照控制信号发送给光照装置30，做到有太阳光线不启用光照装置30，以节省光照所消耗的能源。

输送空气。控制器40基于所获取的输气状态的预设值，生成用于向培植盆50内输送和停止输送空气相对应的输气控制信号，发送给气泵23，用以启用气泵23输送空气和关闭气泵23停止输送空气。具体过程为：当输气状态的预设值为1时，控制器40生成用于向培植盆50内输送空气的输气控制信号，该输气控制信号包括用于开启供气总电磁阀V3的电磁阀控制信号及用于启动气泵23的气泵控制信号，分别发送给供气总电磁阀V3和气泵23，触发开启供气总电磁阀V3，启用气泵23同时向三个培植盆50内输送空气；当输气状态的预设值为0时，控制器40生成用于向培植盆50内停止输送空气的输气控制信号，该输气控制信号包括用于停止气泵的气泵控制信号及用于关闭供气总电磁阀V3的电磁阀控制信号，并分别发送给供气总电磁阀V3和气泵23，供气总电磁阀V3被关闭，气泵23停止向三个培植盆50内输送空气。

加热保温。控制器从种植配方获取环境温度的预设值，将所获取的温度传感器测量的培植盆内培植液温度的测量值与获取的环境温度的预设值进行比较，基于所述环境温度的测量值与环境温度的预设值间的比较结果，例如当环境温度的测量值小于环境温度的预设值(或小于环境温度波动范围的下限值)时，生成用于启用加热装置相对应的加热控制信号，并发送给加热装置，用以启用加热装置对该培植盆内培植液进行加热，直到培植液温度的测量值达到环境温度的预设值(或达到环境温度波动范围的上限值)；当培植液温度的测量值大于环境温度的预设值(或大于环境温度波动范围的上限值)时，生成用于关闭加热装置相对应的加热控制信号，并发送给加热装置，用以关闭加热装置。加热保温的控制过程具体说明如下：所获取的环境温度的预设值与环境温度偏差的差值构成培植液温度波动范围的下限值，环境温度的预设值构成培植液温度波动范围的上限值。例如，当第一培植盆501内培植液温度的测量值小于环境温度的预设值与温度偏差的差值时，即低于环境温度波动范围的下限值，控制器40生成用于启动加热装置对第一培植盆501内培植液进行加热的加热控制信号，并发送给加热装置的驱动电路，启动第一培植盆501内的第一加热装置进行加热，直至第一温度传感器测量的第一培植盆501培植液温度的测量值达到环境温度的预设值，即达到了温度波动范围的上限值，完成对第一培植盆501进行加热保温的控制；当所述培植液温度的测量值达到了温度波动范围的上限值时，生成用于关闭第一加热装置的加热控制信号，发送给加热装置的驱动电路，关闭第一培植盆501内的第一加热装置。再例如，当第二培植盆502内培植液温度的测量值小于温度的预设值与温度偏差的差值时，即低于环境温度波动范围的下限值，控制器40生成用于启动加热装置对第二培植盆502内培植液进行加热的加热控制信号，并发送给加热装置的驱动电路，启动第二培植盆502内的第二加热装置进行加热，直至第二温度传感器测量的第二培植盆502内培植液温度的测量值达到环境温度的预设值，即达到了温度波动范围的上限值，完成对第二培植盆502进行加热保温的控制；当所述第二培植盆内培植液温度的测量值达到了环境温度波动范围的上限值时，生成用于关闭第二加热装置的加热控制信号，发送给加热装置的驱动电路，关闭第二培植盆502内的第二加热装置。又例如，当第三培植盆503内培植液温度的测量值小于温度的预设值与温度偏差的差值时，即低于环境温度波动范围的下限值，控制器40生成用于启动加热装置对第三培植盆503内培植液进行加热的加热控制信号，并发送给加热装置的驱动电路，启动第三培植盆502内的第三加热装置进行加热，直至第三温度传感器测量的第三培植盆503内培植液温度的测量值达到环境温度的预设值，即达到了温度波动范围的上限值，完成对第三培植盆503进行加热保温的控制；当所述第三培植盆内培植液温度的测量值达到了环境温度波动范围的上限值时，生成用于关闭第三加热装置的加热控制信号，发送给加热装置的驱动电路，关闭第三培植盆503内的第三加热装置。需要说明的是，对环境温度的控制还可以采用：当环境温度的测量值小于环境温度的预设值时，启用加热装置对培植盆50内培植液加热保温，当培植液温度的测量值与温度偏差的差值达到环境温度的预设值时，停止加热。也就是说，环境温度的预设值与温度偏差的和值构成培植盆内培植液温度波动范围的上限值，环境温度的预设值构成温度波动范围的下限值。引入温度偏差可以避免频繁地启动加热装置进行加热，有利于降低能源消耗。

本发明的蔬菜水培控制系统，被配置有控制器、传感器组、泵组、加热装置、光照装置和种植配方。控制器从存储器中读取与被种植蔬菜相适配的种植配方，在每个控制周期，控制器从种植配方获取各个被控变量在当前控制周期所对应的预设值，以及从传感器组获取各个被控变量的测量值，并将所获取的各个被控变量的测量值分别和相应的被控变量的预设值进行比较，分别生成使被控变量的测量值趋于预设值的控制信号，并分别发送给泵组、光照装置、加热装置等相对应的执行机构，操纵执行机构动作，直至被控变量的测量值达到被控变量的预设值。本发明控制系统基于种植配方的各个被控变量的预设值及配方参数，控制器实现对向被种植蔬菜输送指定量的营养液、水和空气，启动光照装置为被种植蔬菜补充光照，以及启动加热装置进行保温等操作进行自动控制，构建由种植配方所营造的生长环境，以确保被种植蔬菜可以正常生长，在整个生长过程中，尽量减少人为参与。所述种植配方由农业专家制定，内置于控制系统，此外还可以从网络服务器上下载相应的种植配方，因而，本发明的水培控制系统对种植者的农业知识以及种植技能无特别要求。不管种植者有无种植技能，都使得被种植蔬菜可以正常生长。控制器从种植配方获取供液量、液位的预设值，当供液量的预设值大于零时，操纵泵组的供液泵分别向各个培植盆内输送营养液，并使向每个培植盆所输送营养液的输送量均达到供液量的预设值；当培植盆内液位的测量值低于液位的预设值时，启动供水泵分别向各个培植盆内输送水，并使每个培植盆内液位的测量值达到液位的预设值。控制器基于从种植配方获取的光照状态的预设值，操纵光照装置发光，对被种蔬菜补充光照，增强光合作用；控制器基于从种植配方获取的输气状态的预设值，操纵气泵向培植盆输送空气，以使所输送的营养液在培植液内快速分散，且分散的更均匀，同时增加培植液中的含氧量，促进被种植蔬菜根系发育；控制器从种植配方获取的环境温度的预设值，当培植液温度小于环境温度的预设值时，启动加热装置对培植盆内培植液进行加热，使其温度维持在被种植蔬菜生长所需的温度，确保在寒冷的气候条件下，被种植蔬菜也能正常生长，解决严寒地区的蔬菜不能生长问题。控制器将太阳光线强度的测量值和种植配方中的强度阈值进行比较，基于比较结果，对太阳光线的有、无进行判定，当判定无太阳光线时，控制器才将生成的用于启用光照装置相对应的光照控制信号发送给光照装置，启用光照装置发光，对被种蔬菜补充光照。控制器基于种植配方，当无太阳光线时，依种植配方中的光照状态的预设值启用光照装置，对被种植蔬菜补充光照，实现智能控制，为被种植蔬菜提供一种由种植配方决定的生长环境，并减少能源消耗。

控制器对向培植盆50内输送营养液的输送量还有一种替代的控制方式。所述传感器组10还包括电导率传感器15，电导率传感器15用于测量培植盆内培植液的电导率；即上述技术方案的流量传感器可以由电导率传感器所替代，但需要多支电导率传感器。营养液加入后增加了培植液内导电离子的数量，使得培植液的导电能力增强，即电导率发生了变化。营养液加入的越多，培植液的电导率越高，即营养液和培植液的电导率间存在一一对应关系。所述第一培植盆501、第二培植盆502和第三培植盆503上分别被装配一个电导率传感器，依次被标识为第一电导率传感器、第二电导率传感器和第三电导率传感器。所述种植配方被配置有包括以时间作为变量的培植盆内培植液的电导率的预设值，如表一所示。电导率为连续变化的量，表一配方表中的电导率在两时刻的预设值从配方表中直接获取，两时刻之间的电导率的预设值采用插值方式获取，优选采用线性内插法获取。所述控制器基于从种植配方获取的电导率的预设值，对培植盆内培植液的电导率进行控制，当培植盆内培植液电导率的测量值小于电导率的预设值时，向该培植盆输送营养液，直至培植液电导率的测量值达到电导率的预设值。种植配方中还被配置有电导率偏差。电导率偏差的引入可以避免：当培植液电导率的测量值低于电导率的预设值时启动供液泵输送营养液、当电导率的测量值大于电导率的预设值时关闭供液泵，如此频繁地启动供液泵，不但增加了电能消耗，也大大降低了供液泵的使用寿命。

所述控制器获取电导率传感器所测量的培植盆内培植液电导率的测量值，并将培植液电导率的测量值与所获取的电导率的预设值进行比较，基于所述电导率的测量值与电导率的预设值间的比较结果，例如，当培植液电导率的测量值小于电导率的预设值(或小于电导率波动范围的下限值)时，生成用于向培植盆内输送营养液对应的供液控制信号，并发送给供液泵，以启动供液泵向培植盆输送营养液，直至电导率传感器测量的培植盆内培植液电导率的测量值达到电导率的预设值(或达到电导率波动范围的上限值)；当培植液电导率的测量值大于电导率的预设值(或大于电导率波动范围的上限值)时，生成用于停止向该培植盆内输送营养液对应的供液控制信号，并发送给供液泵，用以关闭供液泵停止向该培植盆输送营养液。通过电导率实现对营养液输送量的控制方式具体详述如下：所获取电导率的预设值与电导率偏差的差值构成培植液电导率波动范围的下限值，电导率的预设值构成电导率波动范围的上限值。例如，当第一培植盆501内培植液电导率的测量值小于电导率的预设值与电导率偏差的差值时，即低于电导率波动范围的下限值时，控制器40生成用于向第一培植盆501输送营养液的供液控制信号，该供液控制信号包括用于开启供液总电磁阀V1、供液第一电磁阀V11的电磁阀控制信号及用于启动供液泵21的供液泵控制信号，并分别发送给供液总电磁阀V1、供液第一电磁阀V11和供液泵21，触发供液总电磁阀V1和供液第一电磁阀V11开启，启动供液泵21向第一培植盆501输送营养液，当第一电导率传感器所测量的第一培植盆501内培植液电导率的测量值达到电导率的预设值时，即达到所述电导率波动范围的上限值时，停止向第一培植盆501内输送营养液，即完成了向第一培植盆501内输送所需量的营养液，第一培植盆501内培植液电导率的测量值达到预设值；同时生成用以停止向第一培植盆501输送营养液的供液控制信号，关闭供液总电磁阀V1、供液第一电磁阀V11和供液泵21。再例如，当第二培植盆502内培植液电导率的测量值小于电导率的预设值与电导率偏差的差值时，即低于电导率波动范围的下限值时，控制器40生成用于向第二培植盆502输送营养液的供液控制信号，该供液控制信号包括用于开启供液总电磁阀V1、供液第二电磁阀V12的电磁阀控制信号及用于启动供液泵21的供液泵控制信号，分别发送给供液总电磁阀V1、供液第二电磁阀V12和供液泵21，触发供液总电磁阀V1和供液第二电磁阀V12开启，启动供液泵21向第一培植盆501输送营养液，当第二电导率传感器所测量的第二培植盆502内培植液电导率的测量值达到电导率的预设值时，即达到所述电导率波动范围的上限值时，停止向第二培植盆502内输送营养液，即完成了向第二培植盆502内输送所需量的营养液，第二培植盆502内培植液电导率的测量值达到预设值；同时生成用以停止向第二培植盆502输送营养液的供液控制信号，关闭供液总电磁阀V1、供液第二电磁阀V12和供液泵21。又例如，当第三培植盆503内培植液电导率的测量值小于电导率的预设值与电导率偏差的差值时，即低于电导率波动范围的下限值，控制器40生成用于向第三培植盆503输送营养液的供液控制信号，该供液控制信号包括用于开启供液总电磁阀V1、供液第三电磁阀V13的电磁阀控制信号及用于启动供液泵21的供液泵控制信号，并分别发送给供液总电磁阀V1、供液第三电磁阀V13和供液泵21，触发供液总电磁阀V1和供液第三电磁阀V13开启，启动供液泵21向第三培植盆503输送营养液，当第三电导率传感器所测量的第三培植盆503内培植液电导率的测量值达到电导率的预设值时，即达到所述电导率波动范围的上限值时，停止向第三培植盆503内输送营养液，即向第三培植盆503内输送了所需量的营养液，第三培植盆503内培植液电导率的测量值达到预设值；同时生成用以停止向第三培植盆503输送营养液的供液控制信号，关闭供液总电磁阀V1、供液第三电磁阀V13和供液泵21。需要说明的是，对电导率的控制还可以采用：当电导率的测量值小于电导率的预设值时，启用供液泵向培植盆50内输送营养液，当电导率的测量值与电导率偏差的差值达到电导率的预设值时，停止输送输送营养液。也就是说，电导率的预设值与电导率偏差的和值构成培植液电导率波动范围的上限值，电导率的预设值构成电导率波动范围的下限值。引入电导率偏差后，可以避免频繁地启动供液泵向培植盆内输送营养液，有利减少电能消耗，及提高供液泵的使用寿命。

需要说明的是，所述培植盆50包括贮液盆51及定植件52。其中，贮液盆51为贮液池，即由底壁和侧壁所围成的顶端开口的用于容纳液体的容纳池，如在地面上所修砌的呈长方体形状的容纳池。定植件52由发泡材料制成的呈长方体板状结构，其面积远小于容纳池的面积，定植件放置于容纳池内并漂浮于培植液上。所述定植件52上被设置有多个定植孔，定植孔用于容纳并支撑被种植的蔬菜。因而，所述容纳池和定植件52被理解为培植盆50的另一种实施方式。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种蔬菜水培控制系统，其特征在于，包括：

传感器组，包括用于测量营养液输送流量的流量传感器、用于测量培植盆内液位的液位传感器；

泵组，包括用于向培植盆输送营养液的供液泵、用于向培植盆输送水的供水泵；

控制器，适于获取与被种植蔬菜对应的种植配方，所述种植配方被配置成包括以时间作为变量的向培植盆输入营养液的供液量的预设值、以时间作为变量的培植盆内液位的预设值；基于从种植配方获取的供液量、液位的预设值，启动供液泵向培植盆输送营养液，并使营养液的输送量达到供液量的预设值，以及启动供水泵向培植盆输送水，并使培植盆内的液位达到液位的预设值。

2.根据权利要求1所述的蔬菜水培控制系统，其特征在于：

所述控制器，基于所获取的供液量的预设值，生成用于向培植盆输送营养液的供液控制信号，并发送给供液泵，以启动供液泵向培植盆输送营养液，直至根据流量传感器测量的营养液流量的测量值计算得到的已输送营养液的输送量的计算值达到所述供液量的预设值；以及，

将所获取的液位传感器测量的培植盆内液位的测量值与所获取的液位的预设值进行比较，基于所述液位的测量值与液位的预设值间的比较结果，生成向培植盆输送水的供水控制信号，并发送给供水泵，以使供水泵向培植盆输送水，直至液位传感器测量的培植盆内液位的测量值达到所述液位的预设值。

3.根据权利要求1所述的蔬菜水培控制系统，其特征在于：

所述控制系统还包括光照装置和/或所述泵组还包括气泵；

所述光照装置用于向被种植的蔬菜补充光照，所述气泵用于向培植盆输送空气，气泵的输出端和被装配于培植盆内的且被液面浸没的曝气器连通；

优先地，所述光照装置内置有多个LED灯，所述LED灯发射光波的波长为420nm-450nm和630nm-660nm中的一种或两种。

4.根据权利要求3所述的蔬菜水培控制系统，其特征在于：

所述种植配方被配置成还包括以时间作为变量的用于启用和关闭光照装置的光照状态的预设值、以时间作为变量的用于向培植盆输送和停止输送空气的输气状态的预设值；

所述控制器，适于从种植配方获取光照状态、输气状态的预设值；基于获取的光照状态的预设值，生成用于启用和关闭光照装置相对应的光照控制信号，并发送给光照装置，用以启用和关闭光照装置；

基于获取的输气状态的预设值，生成用于向培植盆内输送和停止输送空气相对应的输气控制信号，发送给气泵，用以启用气泵输送空气和关闭气泵停止输送空气。

5.根据权利要求4所述的蔬菜水培控制系统，其特征在于：

所述传感器组还包括用于探测太阳光线的光线传感器，所述种植配方还被配置有强度阈值，控制器获取光线传感器探测的太阳光线强度的测量值，将太阳光线强度的测量值和强度阈值进行比较，基于该比较结果当确定无太阳光线时，控制器将生成的用于启用和关闭光照装置相对应的光照控制信号，发送给光照装置，用以启用光照装置。

6.根据权利要求1所述的蔬菜水培控制系统，其特征在于：

所述控制系统还包括加热装置，所述传感器组还包括用于测量蔬菜生长环境温度的温度传感器。

7.根据权利要求6所述的蔬菜水培控制系统，其特征在于：

所述种植配方还被配置成包括以时间作为变量的适合被种植蔬菜生长的环境温度的预设值；

所述控制器，适于从种植配方获取环境温度的预设值，将所获取的温度传感器所测量的环境温度的测量值与所述环境温度的预设值进行比较，基于所述环境温度的测量值与环境温度的预设值间的比较结果，生成用于启用和关闭加热装置相对应的加热控制信号，并发送给加热装置，用以启用和关闭加热装置。

8.根据权利要求1所述的蔬菜水培控制系统，其特征在于：

所述流量传感器还可以由电导率传感器替代，所述电导率传感器用于测量培植盆内培植液的电导率；所述种植配方被配置成还包括以时间作为变量的培植液的电导率的预设值；

所述控制器，基于从种植配方获取的电导率的预设值，启动供液泵向培植盆输送营养液，并使所述培植液电导率的测量值达到电导率的预设值。

9.根据权利要求8所述的蔬菜水培控制系统，其特征在于：

所述控制器，将所获取的电导率传感器所测量的培植盆内培植液电导率的测量值与所获取的电导率的预设值进行比较，基于所述电导率的测量值与电导率的预设值间的比较结果，生成向培植盆内输送营养液对应的供液控制信号，并发送给供液泵，以启动供液泵向培植盆输送营养液，直至电导率传感器测量的培植盆内培植液电导率的测量值达到所述电导率的预设值。

10.根据权利要求2、7或9所述的蔬菜水培控制系统，其特征在于：

所述种植配方还被配置有用于反应液位波动范围的液位偏差、用于反应温度波动范围的温度偏差和用于反应电导率波动范围的电导率偏差；

当液位的测量值小于液位的预设值与液位偏差所决定的液位波动范围的下限值时，控制器生成向培植盆输送水的供水控制信号，发送给供水泵，直至液位传感器测量的液位的测量值达到所述液位波动范围的上限值；

当环境温度的测量值小于环境温度的预设值与温度偏差所决定的温度波动范围的下限值时，控制器生成用于启动加热装置的加热控制信号，发送给加热装置，直至温度传感器测量的环境温度的测量值达到所述温度波动范围的上限值；

当电导率的测量值小于电导率的预设值与电导率偏差所决定的电导率波动范围的下限值时，控制器生成用于向培植盆输送营养液的供液控制信号，并发送给供液泵，启动供液泵向培植盆输送营养液，直至电导率传感器测量的培植液电导率的测量值达到所述电导率波动范围的上限值。